부하유량 산정법

[hvacyoon]

. 부하유량 산정법

  부하유량은 순간최대유량으로 한다. 순간최대유량의 산정방법에는 전술하였듯이 다음의 방법이 있다.

  (1) 기구급수부하단위법

  (2) 물사용시간율과 기구급수단위에 의한 방법

  (3) 기구 이용으로부터 예측하는 방법

  (4) 가구 수 또는 거주 인원으로부터 예측하는 방법(집합주택의 경우)

  이들 방법의 특징에 대한 비교를 표 2.20에 나타냈다. 일반 건물에서는 (1)의 기구급수부하단위에 의한 방법이 간편해서 많이 사용되며, 집합주택에는 (4)의 가구 수 또는 거주인원으로부터 예측하는 방법이 많이 사용되고 있다. 이들 이외에 간이도해법, 신 급수부하단위법 등이 있다.

표 2.20  부하유량(순간최대 급수유량) 산정방법의 비교

방법	적용용도	사용할 때의 특성
방법1 기구급수부하단위에 의한 방법	전반적으로  사용가능	ㆍ산정방법이 간단하다. ㆍ기구급수부하단위가 10이하(기구수가 적음)의 경우나, 기구급수부하단위가 3,000이상인(기구수가 많음) 경우는 산정할 수 없음(그림이 준비되어 있지 않음) ㆍ세척밸브와 세척탱크가 혼재하는 경우의 산정방법이 불명확함 ㆍ설치기구수에 대한 사용인수가 적은 경우의 저감이 고려되지 않음 · 과대부하가 되고 있음
방법 2 물사용시간율과 기구급수단위에 의한 방법	전반적으로  사용가능	ㆍ데이터의 집적을 거쳐 보다 합리성을 가진 산정법 ㆍ설계자의 판단요소가 많고, 보다 실태에 적합한 관경계산 ㆍ수계산에서는 산정방법이 번잡 ㆍ물사용시간율 η는 잠정치가 많음 ㆍ이종기구를 합성하는 경우의 가산계수1/2의 검토가 필요 ㆍ설치기구수에 대한 사용인수가 적은 경우의 저감이 고려되어 있음 ㆍ기구수의 보정데이터가 변기ㆍ세면기만으로, 다른 기구의 보정방법이 불명확함
방법 3 기구이용으로부터 예측하는 방법	기구수가 적은 경우 기구의 사용이나 사용수량에 규칙성이 있는 경우에 설계자의 판단으로 사용한다.	ㆍ산정방법이 간단하다. ㆍ예를 들면 다음과 같은 경우의 적용에 효과적이다   1) 주택이나 집합주택의 가구 내   2) 학교에서 사용시간대가 다른 부분(실험교실ㆍ조리교실과 학생용 화장실 등)   3) 학교에서 샤워와 같이 기구의 사용이 집중하는 경우

    ⑴ 기구급수부하단위에 의한 방법

   기구급수부하단위 (fu ; fixture unit value as load factor)란 동시사용률, 사용상태 등을 고려하여 단위유량을 정하고(보통 세면기의 단위유량[10ℓ/min]을 1단위로 정함), 이를 기준으로 다른 각종 위생기구의 수치를 정한 단위이다. (표 2.21)

  기구급수부하단위에 의해 유량을 산정하는 방식은, 먼저 표 2.21에 의해 배간구간의 부하단위를 구한다. 여기서 개인용이란 주택ㆍ아파트ㆍ호텔 등의 경우이고, 공중용이란 사무소ㆍ학교ㆍ병원 등 다수의 사람이 사용하는 공공건물에 설치한 경우이다.

  부하단위를 구한 다음에 그림 2.45에 의해 동시사용유량을 구한다. 곡선 ①은 세척밸브가 많은 경우이고 곡선 ②는 세척탱크가 많은 경우 또는 일반수도꼭지만 있는 경우에 적합하다.

표 2.21  기구급수부하단위(fu)

기구명	수전	기구급수 부하단위		기구명	수전	기구급수 부하단위
		공중용	개인용			공중용	개인용
대변기	세척밸브	10	6	연합싱크	급수전		3
	세척탱크	5	3	세면싱크 (수전 1개당)	급수전	2
소변기	세척밸브	5		청소용 싱크	급수전	4	3
	세척탱크	3		욕조	급수전	4	2
세면기	급수전	2	1	샤워	혼합수전	4	2
수세기	급수전	1	0.5	욕실세트	대변기가 세척밸브에 의한 경우		8
의료용 세면기	급수전	3			대변기가 세척탱크에 의한 경우		6
사무실용 싱크	급수전	3		음수기	음료수 수전	2	1
부엌용 싱크	급수전		3	온수기	볼탭	2
요리장 싱크	급수전	4	2	살수ㆍ차고	급수전	5
	혼합수전	3
식기세척기	급수전	5
(주) 급탕전 병용인 경우, 1개의 수전에 대한 기구급수부하단위는 상기 수치의 3/4으로 한다.

그림 2.45  기구급수부하단위에 의한 동시사용유량선도

  [예제 2-10]  3층 규모의 사무소건물 각 층의 남자화장실에 그림 2.46과 같이 세척밸브식 대변기 4개, 세면기 3개, 세척밸브식 소변기 6개가 설치된 경우 이곳에 급수하기 위한 급수관의 구간별 동시사용유량을 기구급수부하단위에 의해 구하시오.

              

                              그림 2.46  예제 2-10의 배관도

   표 2.22  문제 2-10의 풀이

구 간	기 구 명	기구급수부하단위(fu)	기구수 (개)	기구급수부하 단위 누계(fu)	동시사용유량    (ℓ/min)
		표 2.21			그림 2.45(b)
a~e	대변기(세척밸브)	10	4	10× 4＝40	175
b~d	소변기(세척밸브)	5	6	5× 6＝30	75
c~d	세면기	2	3	2× 3＝6	30
d~e	―	―	―	30＋6＝36	88
e~A A~B	―	―	―	40＋36＝76	235
B~C	―	―	―	76× 2＝152	315
C~D	―	―	―	76× 3＝228	380

   ⑵ 물사용시간율과 기구급수단위에 의해 부하유량을 산정하는 방법

  기구가 점유되는 시간에 대해 실제로 물이 사용되는 시간의 비율을 물사용시간율이라 하고, 수압 100[kPa]{1kg/cm²}에서 세면기로 세척할 때의 유량 14[ℓ/min]를 기준(1단위)으로 이에 대해 각 기구의 표준적인 사용상태의 유량비율을 기구급수단위라고 한다. (표 2.23)

  기구는 그 이용형태에 따라서 임의이용형태와 집중이용형로 구분한다. 임의 이용형태(즉시식)는 사무실ㆍ백화점ㆍ아파트ㆍ병원 등 기구이용율이 특정시간 내에 한정되어 있지 않는 이용형태로서, 이용자가 기다리는 일이 거의 없이 사용하는 경우이다. 집중 이용형태(대기식)는 학교ㆍ극장ㆍ공장 등 특정시간대에 집중하는 이용형태로서 이용자의 일부가 기다리는 일이 있는 경우이다.(표 2.24)

표 2.23  기구급수단위(기구급탕단위)와 물사용시간율 η의 표준값

기구명	급수방식 등	구경	기구급수단위	절수기사용 단위	기구급탕 단위	물사용시간율 (η)	비 고
대변기	세척밸브/사이펀형/남 세척밸브/사이펀형/여 세척밸브/세출ㆍ세락/남 세척밸브/세출ㆍ세락/여 세척탱크/남 세척탱크/여	25 25 25 25 13 13	9 9 6 6 1 1			0.03(10/300) 0.15(15/100) 0.03(10/300) 0.15(15/100) 0.15(50/300) 0.5(50/100)
소변기	세척밸브 세척탱크	13 13	2 0.5			0.3(13/40) 1.0(연속류)	탱크1개당
세면기	수도꼭지  모아씻기      〃    씻어내리기	13 13	1 1	0.5 0.5	0.6 0.6	0.5 0.5
수세기	수직수전	13	1	0.5	0.6	0.5
수술용 수세기		13	1		0.6	0.5
세발기	세발수전	13	1		-.7	0.5 잠정치
동양식 욕조	소형 대형 대형	13 20 25	2 5 7	1.5	1.4 3.5 4.8	0.3(360/1,200) 0.5 잠정치 0.5 잠정치
서양식 욕조	욕조ㆍ샤워	20	3		2.1	0.15(180/1,200)
샤워		13	1		0.7	0.15(180/1,200) 0.5(300/600)
상탕	욕조수전 목이 긴ㆍ혼합수전	20 13	3 2	1.5	2.0 1.3	0.3(360/1,200)
서양식 욕실	세척밸브 세척탱크	- -	12 4	4	8.3 2.8	0.02(10/1,200×2) 0.15(180/1,200)	세척밸브+욕조 세척탱크+욕조+세면기
조리싱크	가정용, 만능ㆍ혼합 영업용, 만능ㆍ혼합 영업용, 만능ㆍ혼합	13 13 20	1 1 2	0.5	0.7 0.7 1.3	0.5 잠정치 0.5 잠정치 0.5 잠정치
탕비장싱크	만능수전	13	1		0.7	0.5 잠정치
세면싱크	목이 긴 수전	13	1		0.6	0.5
청소싱크	목이 긴 수전	20	3		1.9	0.5 잠정치
세탁싱크	목이 긴ㆍ만능수전	13	1	0.5	0.6	0.5 잠정치
오물싱크	세척밸브	25	9			0.5 잠정치
실험싱크	화학수전	13	1		0.6	0.5 잠정치
탕비기	저장식 저장식 순간식	13 20 13	0.5 1 0.5			0.5 잠정치 0.5 잠정치 0.5 잠정치	음료용 음료용 원지식
살수전	살수전 살수전	13 20	2 5			0.5 잠정치 0.5 잠정치
(주) 기준유량은 세면기의 유량으로 표준수압 100kPa에서 매분 14ℓ를 취하고, 이것을 급수단위 1로 정함

표 2.24  임의 이용형태 및 집중 이용형태의 건물

건물의 특성구분		임의 이용형태의 건물	집중 이용형태의 건물
a. 1가구ㆍ·실단위로 기구가 설치되어 있는 것을 기본으로 하는 건물	1가구단위의 설치가 기본으로 되어 있는 건물	단독주택ㆍ집합주택
	실단위의 설치가 기본으로 되지만, 공용부분의 피크인원산정도 필요한 건물	여관ㆍ리조트ㆍ호텔ㆍ모텔
b.수용자수ㆍ정원ㆍ객석수 등으로부터 피크인원을 예측할 수 있는 건물	일정한 틀이 있으며, 피크인원의 변동이 비교적 적은 건물	기숙사ㆍ요양소ㆍ양로원ㆍ양호시설ㆍ음식점ㆍ주차장ㆍ대학ㆍ간이합숙소ㆍ합숙소ㆍ유스호스텔	보육소ㆍ유치원ㆍ탁아소·ㆍ초등학교ㆍ중학교ㆍ고등학교ㆍ대학ㆍ각종학교  (대학은 양쪽 형태가 고려된다)
	일정한 틀이 있으나, 피크인원의 변동이 비교적 많은 건물	도서관ㆍ미술관ㆍ박물관ㆍ교회	극장ㆍ공회당ㆍ집회장ㆍ영화관ㆍ연예장ㆍ관람장ㆍ경기장
c. 연면적ㆍ영업면적 등으로부터 피크인원을 예측할 수 있는 건물	피크인원의 변동이 비교적 적은 건물	연구소ㆍ시험소	공장ㆍ작업장ㆍ관리소
	외래객이 있어, 피크인원의 변동이 다소 있는 건물	사무소ㆍ관청ㆍ은행ㆍ신문사ㆍ점포ㆍ마켓
	이용객의 출입이 대단히 빈번하여 피크인원의 변동이 많은 건물	클럽하우스ㆍ공중목욕탕ㆍ체육관ㆍ수영장ㆍ볼링장ㆍ스케이트장ㆍ사원ㆍ시장ㆍ진료소ㆍ병원
d. a~c의 복합건물	a와 b와 c의 복합건물	종합병원(병동ㆍ진료동)
	a와 c의 복합건물	도심형 호텔
	b와 c의 복합건물	백화점ㆍ양품판매전
e. 보행자 등이 대상이 되며, 피크인원의 예측이 곤란한 건물		공중화장실ㆍ지하가ㆍ주유소	역ㆍ버스터미널ㆍ서비스에어리어ㆍ드라이브인

(주) 1. 임의 이용형태 : 기구 이용이 정해진 특정시간대에 이루어지는 형태가 아니어서, 이용자가 기구를 사용할 때 기다리는 것이 드문 경우.

     2. 집중 이용형태 : 기구 이용이 짧은 시간에 집중되는 경우로서, 이용자의 일부가 기다리는 경우

  이 방식에 의한 동시사용유량은 다음과 같이 구한다.

    ① 각 기구의 물사용시간율(η)과 기구급수단위를 표 2.23에서 구하고, 이용형태를 표 2.24에서 구분한다.

    ② 기구 종류별마다 기구의 설치개수ㆍ물사용시간율ㆍ이용형태ㆍ기구급수단위에 상당하는 순간최대유량(Q)을 그림 2,47에서 구한다. 다만, 이용형태가 임의 이용형태(즉시식)이며 기구가 설치된 장소나 층이 2곳 이상에 걸쳐있는 경우에는 그림 2.48에서 인원수에 대응하는 기구수를 보정하고 그림 2.47을 이용해서 산정한다.

    ③ 집중 이용형태(대기식)는 전체 기구가 동시에 사용되고 있는 상태이므로 보정하지 않는다.

    ④ 여러 종류의 기구가 혼합되어 설치되어 있을 때는 각 기구의 종별마다 구한 유량 중에서 최대인 것에 다른 기구부하유량의 1/2를 더하여 산정한다.

    ⑤ 소변기의 자동탱크나 급탕기구의 급수와 같이 연속류로 간주되는 것은 그대로 유량을 100[%]가산하고, 청소용 싱크 등 최대부하시 사용되지 않는 것이 분명한 경우는 그 유량을 계산에 넣지 않는다.

                              그림 2.47  순간최대유량의 산정 

            

                     그림 2.48  기구수의 보정(임의이용형태)

  (3) 기구이용에서 부하유량을 예측하는 방법

  이 방법은 과거에 간편하게 부하유량을 개산하는 경우에 이용되어 온 것으로, 앞에서 기술한 표 2.8에 의해 동시사용기구수를 구하고, 기구의 순간최대유량(표 2.25 또는 표 2.7)을 곱해서 부하유량을 구하는 방법이다.

표 2.25  위생기구ㆍ수전의 사용수량 및 순간최대유량

기 구 명	1회당 사용량[ℓ]	순간최대유량 [ℓ/min]	비  고
대변기 세척밸브 절수형 대변기 세척밸브	15 13	105	사용량은 1세척/회의 경우, 공공화장실에서 세척회수는 남자 1.5 세척/회, 여자 2.0세척/회 정도이다.
로탱크 세락ㆍ세출식 대변기 로탱크 사이펀식 대변기 로탱크 사이펀젯트식 대변기 절수형 로탱크 세락ㆍ세출식 대변기 절수형 로탱크 사이펀식 대변기 절수형 로탱크 사이펀젯트식 대변기	12 16 20 8 13 13	10
소변기 세척밸브 소변기 자동세척탱크 수세기 세면기 싱크류(13mm수전) 싱크류(20mm수전) 살수전 동양식 욕조 서양식욕 조 샤워 수음기	4~6 - 3 10 15 25 - 크기에 의존 100~160 24~60 0.2~0.5	30 8~10 8 10 15 20 20 크기에 의존 25~30 12~20 3	대형 욕조의 경우 필요유량은 욕조를 채우는 시간으로부터 구한다.

 (4) 주택수 또는 거주인원으로부터 예측하는 방법

이 방법에는 주택수로부터 순간 최대급수량을 구하는 일본의 「우량주택 부품인정 기준의 자료」와 일본수도협회발행 「수도시설 설계지침」에 의한 거주인원으로부터 순간최대급수량을 구하는 방법 등이 있다. 전자의 방법은 다음 식에 의해 산정한다.

            10호 미만

               Q ＝ 42N^0.33

            10호 이상 600호 미만

                Q ＝ 19N^0.67 

            600호 이상

               Q ＝ 2.8N^0.97

               여기에서, Q : 순간최대유량[ℓ/min]

                         N : 주택 수[호]

  후자의 방법은 다음 식에 의해 산정한다.

               1~30인  Q ＝ 26P^0.36

               31~200인  Q ＝ 13P^0.56

               여기에서, Q : 순간최대유량[ℓ/min]

                         P : 거주 인원[인]

[예제 2-11]  3층 규모 사무소 건물의 각 층 남자화장실에 그림 2.49(a)와 같이 위생기구가 설치되어 있는 경우, 각 구간에 흐르는 순간최대급수량(동시사용유량)을 물사용시간율과 기구급수단위에 의한 방법, 기구급수부하단위법 및 기구 이용으로부터 예측하는 방법에 의해 결정하시오.

         

그림 2.49  예제 2-11의 설명도

(풀 이)

(1) 기구급수부하단위법에 의한 방법 : 사무소 건물이기대문에 공중용 단위를 택한다. 순간최대유량의 계산을 표 2.26에 나타내었다.

(2) 물사용시간율과 기구급수단위에 의한 방법에 의한 산정 : 이용형태는 사무소건물이기 때문에 표 2.24로부터 임의이용형태이다.

각층 화장실의 급수관 구간의 순간최대유량 계산을 표 2.27에, 급수 수직관의 구간의 순간최대급수량의 계산을 표 2.28에 나타내었다.

(3) 기구이용으로부터 예측하는 방법에 의한 산정 : 순간최대유량계산을 표 2.29에 나타내었다.

표 2.26  [예제 2-11]의 풀이 (기구급수부하단위법에 의한 방법)

구간	급수기구명	개수	기구급수 부하단위 수	기구급수부하단위의 합계	구간기구급수 부하단위 수	순간최대급수량(Q)
			표 2.21			그림 2.45(b)
b~c	소변기용 감지식 세척밸브	3	5	15	15	50[ℓ/min]
d~e	절수용 세면기 수전	2	2	4	－	－
	＋(b~c)	-	-	-	15＋4＝19	60[ℓ/min]
a~e	사이펀식 대변기용 세척밸브	2	10	20	20	120[ℓ/min]
e~D C~D	(a~e)＋(d~e)	－	－	－	20＋19＝39	160[ℓ/min]
B~C	(e~D)× 2	-	-	-	39× 2＝78	225[ℓ/min]
A~B	(e~D)× 3	-	-	-	39× 3＝107	260[ℓ/min]

표 2.27  [예제 2-11]의 풀이 - 화장실 내 급수관 구간  (물사용시간율과 기구급수단위에 의한 방법)

구간	급수기구명	개수	기구급수단위	물시간사용율(η)	순간최대유량(Q)
			표 2.23		그림 2.47
b~c	소변기용 감지식 세척밸브	3	2	0.3	40[ℓ/min]
d~e	절수용 세면기 수전	2	0.5	0.5	10[ℓ/min]
	＋(b~c)				40＋10/2 ＝45[ℓ/min]
a~e		2	9	0.03	120[ℓ/min]
e~D C~D	(a~e)＋(d~e)	-	-	-	120＋45/2＝143[ℓ/min]

표 2.28  [예제 2-11]의 풀이 - 급수 수직관의 구간 (물사용시간율과 기구급수단위에 의한 방법)

구간	급수기구명	개수	인원 [인]	보정인수 [인]	보정 기구수	기구 급수 단위	물사용시간율(η)	기구별 순간최대유량	순간최대유량(Q)
					그림 2.48	표 2.23		그림 2.47
B~C	소변기용 감지식 세척밸브	3	200	200×2＝400	4.3	2	0.3	55[ℓ/min]	121＋(55＋14)/2 ＝155.5[ℓ/min]
	절수용  세면기수전	2	105	105×2＝210	2.9	0.5	0.5	14[ℓ/min]
	사이펀식 대변기용 세척밸브	2	42	42×2＝84	2.8	9	0.03	121[ℓ/min]
A~C	소변기용 감지식 세척밸브	3	200	200×3＝600	5.4	2	0.3	72[ℓ/min]	125＋(72＋15)/2 ＝165.5[ℓ/min]
	절수용  세면기수전	2	105	105×2＝315	3.5	0.5	0.5	15[ℓ/min]
	사이펀식 대변기용 세척밸브	2	42	42×3＝126	3.6	9	0.03	125[ℓ/min]

표 2.29  [예제 2-11]의 풀이 - 화장실 내 급수관 구간 (기구이용으로부터 예측하는 방법)

구간	급수기구명	개수	동시사용율 [%]	동시 사용 개수	기구 1개의 순간최대유량	기구개수에 의한 순간최대유량	순간최대급수량 (Q)
			표 2.8		표 2.25
b~c	소변기용  감지식 세척밸브	3	85	2.55	30	76.5[ℓ/min]	76.5[ℓ/min]
d~e	절수용 세면기수전	2	100	2	10	20[ℓ/min]
	＋(b~c)	－	－	－	－	－	76.5＋20 ＝96.5[ℓ/min]
a~e	사이펀식 대변기용 세척밸브	2	50	1	105	105[ℓ/min]	105 [ℓ/min]
e~D	(a~e)＋(d~e)	－	－	－	－	－	96.5＋105 ＝201.5[ℓ/min]

[현길이]

정보 감사합니다